浅谈几种无机功能材料及其应用

学号20051060406 编号20090510003 研究类型基础研究分类号TQ13

HUBEI NORMAL UNIVERSITY

毕业论文

B achelor’s Thesis

论文题目浅谈几种无机功能材料及其应用

作者姓名操涛

指导教师李业梅

所在院系化学与环境工程

专业名称化学

完成时间2009年5月10日

浅谈几种无机功能材料及其应用

操涛 (指导老师，李业梅)

（湖北师范学院化学与环境工程学院，湖北黄石 435002）

摘要:随着湿度传感器的广泛应用,湿敏陶瓷材料作为无机功能材料的一部分,其稳定性和使用寿命是目前的研究重点。本文就以上方面对几种湿敏陶瓷材料的湿

敏机理、性能、应用以及研究进展进行了综述，并对湿敏陶瓷材料今后的发展

进行了展望。

关键词:无机功能材料湿敏陶瓷应用发展趋势

中图分类号:TQ13

Discusses several kind of inorganic Functional Materials

And the application shallowly

Cao Tao (Supervisor, Li Yemei)

(College of Chemistry and environment engineering,

Hubei Normal University,Huangshi 435002 , China)

Abstract: Along with the humidity sensor widespread application, the wet sensitive ceramic material took the inorganic Functional Materials

a part, its stability and the service life are the present research

key. This article on by the place above facing several kind of wet

sensitive ceramic material wet sensitive mechanism, the performance,

the application as well as the research progress has carried on the

summary, and has carried on the forecast to the wet sensitive ceramic

material next development.

Key word: Inorganic Functional Materials wet sensitive ceramics application trend of development

Chinese Library classification number: TQ13

目录

1、引言............................................................................................................ - 1 -

2、湿敏陶瓷材料的湿敏机理................................ - 1 - 2.1基本原理 (1)

2.2原理的发展 (2)

3、研究进展.............................................. - 2 - 3.1S N O2系湿敏陶瓷材料.. (2)

3.2Z N C R2O4系湿敏陶瓷材料 (3)

3.3T I O2系湿敏陶瓷材料 (3)

3.4Z N2S N O4系湿敏陶瓷材料 (3)

3.5F E2O3系湿敏陶瓷材料 (3)

3.6Α-F2O3系湿敏陶瓷材料 (4)

4、结语.................................................. - 4 -

5、致谢.................................................. - 4 -

6、参考文献 (5)

浅谈几种无机功能材料及其应用

操涛 (指导老师，李业梅)

（湖北师范学院化学与环境工程学院，湖北黄石 435002）

1、引言

材料是人类历史和社会发展的标志，其研发和应用是一个国家科技进步和综合国力的重要体现【1】。材料领域基础理论和技术进步极大地促进经济和社会的发展，无机功能材料作为材料的重要领域，已日益渗透到各个行业，尤其是其独特的性能和广阔的应用前景成为材料领域的研究热门【2】。

一般来说，功能材料是指在某一具体条件下表现出具有光、电、磁、声、热、化学、生化等特定功能的材料【3】。功能材料是目前材料领域发展最快的新领域。功能材料产品产量小，利润高，制备过程复杂，其主要原因是基于其特有的“功能性”。功能材料的结构与性能之间存在着密切的联系，材料的骨架、功能基团以及分子组成直接影响着材料的宏观结构与性能。研究功能材料与性能之间的联系，可以指导开发更为先进、新颖的功能材料。

空气湿度的测定和控制在工农业生产、医药卫生、科学研究、气象和国防等领域中有着日益广泛的需求。近几十年来已经研制出了一系列新型湿度计, 陶瓷湿敏元件便是其中之一。

湿敏元件是将物理、化学、生物信息转换为电信号的功能原件，利用陶瓷材料对力、热、光、声、电、磁、气氛的敏感特性，可以制成各种敏感元件。敏感陶瓷材料性能稳定、可靠性好，成本低，易于多功能和集成化等优点，已用作热敏、压敏、气敏、湿敏、光敏元件。敏感陶瓷多属半导体陶瓷，半导体陶瓷一般是氧化物。在正常条件下，氧化物具有较宽的禁带（Eg>3eV）,属绝缘体，要使绝缘体变半导体，必须在禁带中形成附加能级，施主能级或受主能级。他们的电离能较小，在室温可受热激发产生导电载流子，形成半导体。通过化学计量比偏离或掺杂的方法，可以使氧化物陶瓷成半导体化。

2、湿敏陶瓷材料的湿敏机理

2.1基本原理

湿敏电阻器的导电机理目前国内外正在探讨，虽然前人已经做了一定的研究，然而对感湿机理的认识却有很大分歧。归纳起来有三种观点，第一种观点认为是离子导电，第二种观点认为是电子(或空穴)导电，第三种观点认为是双载流子(即电子与离子)导电，但缺乏有说服力的实验证据。

湿敏半导体陶瓷是典型的多孔陶瓷，随其所处环境湿度的变化，多孔性湿敏陶瓷的开口气孔表面将吸附不同数量的水分子，因而引起这类陶瓷的电阻值变化。因此，要探索半导瓷的湿敏机理，首先应研究表面的吸附过程及原理。表面吸附是指外界气态物质，由于某种力的作用而在固体表面的附着现象。习惯上把它分为物理吸附与化学吸附两种，如果气态物质与固体表面之间的作用力主要是范德华力，则称为物理吸附。化学吸附是指固体表面与气态物质之间具有离子键或共价键一类的化学结合。吸附是与相互作用的物质有关的，因此，要分析湿敏陶瓷的感湿机理，首先得讨论水分子的性质。对于水分子，氢键的形成是其特点。氢键的产生可用氢原子与强的负电元素，例如和其它水